Winter wird's - Panorama

Dass es einen sonnennächsten und sonnenfernsten Punkt gibt, hängt mit dem Orbit der Erde um die Sonne zusammen. Die Umlaufbahn der Erde verformt sich im Rhythmus von etwa 100.000 Jahren durch die Einwirkung anderer Planeten von einem nahezu perfekten Kreis zur Ellipse. Momentan ist ihre Abweichung von einem Kreis (Exzentrizität) mit 0,0167 recht gering – mit bloßem Auge ist eine solche Ellipse nicht von einem Kreis zu unterscheiden. Wegen der enormen Ausmaße des Orbits bedeutet diese geringe Abweichung dennoch, dass die Entfernung zwischen Erde und Sonne im Jahresverlauf um etwa 5 Millionen Kilometer schwankt. Einen Einfluss auf die klimatischen Geschehnisse auf Erden haben weder Perihel noch Aphel, das ist der sonnenfernste Punkt der Erde auf deren Umlaufbahn um die Sonne, der im kommenden Jahr am 6. Juli 2023 um 22:06 mit 152.093.251 km erreicht wird. Der 4. Jänner wird für die Bewohner der Nordhalbkugel kurze Tage und niedrige Temperaturen bedeuten, gleichzeitig aber fühlen sich die Menschen auf der Südhalbkugel wie wir in der ersten Julihälfte. Der Unterschied zwischen den beiden Punkten nimmt also kaum einen Einfluss auf die Jahreszeiten. Vielmehr sorgt die stets gleichbleibende Neigung der Erdachse für eine unterschiedliche Lichtintensität zwischen den beiden Erdhalbkugeln. Kaum Einfluss auf die Jahreszeiten Wie aus der folgenden Abbildung ersichtlich, beginnt auf der Nordhalbkugel zwischen 20. und 22. Juni der astronomischen Sommer. Auf der Nordhalbkugel der Erde ist der längste Tag des Jahres und die Sonne steht mittags so hoch am Himmel wie sonst nie. Zum Wechsel der Jahreszeiten kommt es, weil die Erdachse um gut 23,5 Grad gegen die Erdbahn geneigt ist. Dazu kommt es, weil die Erde ihre Nordhalbkugel so weit wie möglich der Sonne zuneigt. Die Erdachse steht fest im Raum – der Planet mit dem wissenschaftlichen Namen &bdquo;Terra“ eiert also nur wenig wie ein Kreisel kurz vor dem Umfallen (die so genannte Präzession, darunter verstehen wir die Richtungsänderung, die die Rotationsachse eines rotierenden Körpers, eben eines Kreisels, ausführt). Daher weist während eines Umlaufs der Erde mal die Nordhalbkugel Richtung Sonne, ein halbes Jahr später dann die Südhalbkugel. Beim Sommeranfang steht die Sonne dann senkrecht über dem nördlichen Wendekreis, etwa in Assuan in Ägypten. Dort strahlt die Sonne mittags genau im Zenit, das heißt senkrecht über dem Beobachter. An diesem Tag im Juni scheint die Sonne auch in Europa so lange wie an keinem anderen Tag des Jahres. Tags darauf wendet die Erde die Nordhalbkugel jeden Tag mehr und mehr von der Sonne ab. Unser Stern steht dann wieder tiefer am Himmel. Die geografische Breite der Wendekreise lautet 23,5 Grad Nord beziehungsweise Süd – das entspricht genau der Neigung der Erdachse. Die 23,5 Grad haben große Bedeutung für das Leben der Menschen. Wäre die Erdachse nicht geneigt, so gäbe es keine Jahreszeiten. Und überall auf der Erde wären Tag und Nacht je zwölf Stunden lang. Der leicht schwankende Abstand der Erde von der Sonne spielt für die Jahreszeiten keine Rolle. Die Nordhalbkugel nähert sich jetzt der kalten Jahreszeit, obwohl unser Planet in wenigen Wochen durch den sonnennächsten Punkt seiner Bahn läuft. Interessant ist in diesem Zusammenhang eine weitere Erscheinung: Wenn auf der Nordhalbkugel Sommer ist, fallen dort die Sonnenstrahlen steiler auf die Erdoberfläche als auf der Südhalbkugel. Pro Flächeneinheit wird mehr Energie von der Sonne absorbiert. Atmosphäre und der Erdboden heizen sich auf. Der Bereich rund um den Nordpol liegt im vollen Sonnenschein – das betrifft alle Orte bis zur Grenze des Polarkreises. Die Südkalotte hingegen lebt im Eigenschatten der Erde. In der Polarnacht geht die Sonne überhaupt nicht auf. Somit hat die Nordhalbkugel Sommer, trotz maximaler Sonnendistanz, die Südhalbkugel dagegen erlebt die Jahreszeit Winter. Nach einem Viertel Sonnenumlauf weiter kommt die Erde im Position der Tagundnachtgleiche, beide Erdhälften werden nun von der Sonne gleichermaßen beleuchtet. Der Tag dauert überall 12 Stunden. Auf dem Nordpol verabschiedet sich nun die Sonne für ein halbes Jahr. Auf dem Südpol geht sie für 6 Monate auf, nun beginnt für die Nordhalbkugel der Herbst für die südliche Hemisphäre jedoch der Frühling. Wieder eine Viertel Umlaufbahn weiter ist die Erde in minimaler Sonnendistanz. Die Nordhalbkugel ist jedoch von der Sonne weg gerichtet, die Südhalbkugel der Sonne zugekehrt. Die Sonnenstrahlen fallen auf der Nordhalbkugel flach ein. Die Tage sind kurz, die Nächte lang. Der Nordpol liegt in der Polarnacht. Es beginnt für die Nordhalbkugel der Winter. Die der Sonne zugekehrte Südhalbkugel verzeichnet jedoch Sommerbeginn, die Tage sind am längsten die Nächte am kürzesten, der Südpol liegt täglich 24 Stunden im Schein der Sonne und es herrscht dort Polartag. Erneut ein Viertel Umlaufbahn weiter schließlich tritt wieder Tagesundnachtgleiche ein und der Nordhalbkugel beginnt der Frühling, im Süden jedoch der Herbst. Die primäre Ursache für die Entstehung der Jahreszeiten ist also die Neigung der Erdachse zur Senkrechten auf der Erdbahnebene beziehungsweise die Neigung des Erdäquators gegen die Erdbahnebene, gerne auch die &bdquo;Schiefe der Ekliptik“ bezeichnet. Erst in zweiter Linie spielt die unterschiedliche Entfernung der Erde von der Sonne infolge ihrer Ellipsenbahn für das Klima eine Rolle. Um doch hat die derzeitige Konstellation zwischen Perihel und Aphel einen Einfluss: Nach dem zweiten Keplerschen Gesetz läuft die Erde im Perihel am schnellsten. Die ursprüngliche Zunahme der ekliptikalen Sonnenlänge beträgt daher Anfangs Januar ca. 61 Minuten, Anfang Juli hingegen nur 57 Minuten. Im Mittel legt die Sonne pro Tag 59,135 Stunden auf der Ekliptik zurück. Sie wandert damit täglich etwa einen Grad nach Osten (das wären im Jahr 360° bei 365 Tagen), verschiebt also ihre Position, um die zweifache Sonnenscheibenbreite. Als dieser Effekt verstärken sich natürlich, wenn die Erdbahnexzentrizität zunimmt, da sich die Umlaufgeschwindigkeiten ändern. Der schnellere Lauf der Erde in Sonnennähe bewirkt, dass in unseren Breiten das Winterhalbjahr kürzer als das Sommerhalbjahr ist. Der Frühling dauert auf der Nordhalbkugel 92 Tage und 18 Stunden, der Sommer 93 Tage und 16 Stunden, was zusammen 186 Tage und 10 Stunden ergibt. Die Herbstlänge beträgt 89 Tage und 20 Stunden. Der Winter währt exakt 89 Tage, was zusammen 178 Tage und 20 Stunden ausmacht. Damit ist das Sommerhalbjahr 7 Tage und 14 Stunden, also beinahe eine ganze Woche, länger als das Winterhalbjahr. Sonnennähe und kürzere Dauer mildern somit den Nordwinter ein wenig ab. Aber das war nicht immer so und wird nicht immer so bleiben, da sich der Frühlingspunkt und damit auch die Apsiden (so werden Perihel und Aphel genannt) deren Lage infolge der Präzessionsbewegung (Taumelbewegung der Erdachse) pro Jahr um 50,2 Sekunden verschieben. Dadurch werden sich die Umlaufgeschwindigkeit der Erde in neue Jahreszeiten fortbewegen mit den Effekten, wie vorher beschrieben. In ungefähr 25.784 Jahren werden Perihel und Aphel wieder an derselben Stelle sein wie derzeit.